机车车体枕梁关键含缺陷结构疲劳寿命评估

为研究枕梁含缺陷结构服役安全问题,首先,基于有限元仿真对比不同尺寸下的底架枕梁结构刚度、挠度,根据最佳结构试验尺寸开展等效疲劳台架试验,获取焊缝关注点的应力分布状态及潜在裂纹位置,并验证枕梁结构与仿真模型的一致性;然后,基于BS 7910:2019标准中结构完整性评估方法,通过引入当量化裂纹缺陷获得结构临界失效状态,实现关键焊缝区域的寿命预测,同时结合断裂力学数值仿真方法,从仿真角度实现局部模型结构的裂纹扩展模拟,对含裂纹缺陷结构的损伤容限进行分析;最后,对比分析基于标准评估的理论方法与数值仿真方法结果的可靠性和差异性。研究结果表明:枕梁子模型结构台架试验与仿真模型的应力分布具有较好的一致性,枕梁结构薄弱区域集中在垂向减振器角焊缝位置,基于BS 7910:2019标准和数值仿真计算得到的减振器座角焊缝表面缺陷临界深度分别为6.50 mm和7.85 mm,对应疲劳载荷循环数分别为1.029×105和1.121×105次,两者评估结果具有较好的一致性。

大兆瓦风机主轴法兰螺栓疲劳寿命评估方法研究

大兆瓦风电机组主轴法兰螺栓连接受到复杂交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。针对此问题,构建法兰螺栓连接有限元数值模型,以法兰界面涂层增摩工艺为背景,分析不同预紧力工况下法兰连接各部件危险部位应力变化规律。通过GH-Bladed结合雨流计数法给出螺栓实际载荷数据,根据Eurcode3规范修正材料S-N曲线,使用FE-SAFE得到了不同预紧力下螺栓连接疲劳寿命,明确了法兰界面涂层增摩、预紧力变化对螺栓连接疲劳寿命的影响,提出了基于法兰结构的螺栓疲劳寿命评估方法。结果表明:增大法兰界面的摩擦因数,在850~1100 kN内降低螺栓预紧力有益于改善螺栓连接的疲劳寿命。

基于热点应力法的斜拉桥锚箱式索塔锚固构造疲劳寿命评估

斜拉桥锚箱式索塔锚固构造空间封闭,结构复杂,焊缝多,疲劳应力状态复杂,既有规范推荐的名义应力法实际应用存在困难。基于有限元分析手段对锚箱式索塔锚固构造主要承载焊缝进行应力特征分析,明确其疲劳细节,在确定细节热点应力如何取值的的基础上,采用国际焊接学会IIW和不同船级社推荐的外推方法计算细节热点应力,根据热点应力S-N曲线计算其对数疲劳寿命。以某公铁两用斜拉桥索塔锚固构造为研究对象进行实例分析,结果表明:该索塔锚固构造最大热点应力幅为35.82 MPa,对应的疲劳寿命为7.43×107次,满足设计使用寿命要求;热点应力法实际应用时考虑了结构几何构造和细节尺寸的影响,适用于索塔锚固构造的疲劳寿命评估。

钢桁梁焊接构造细节的疲劳性能及基于XFEM的疲劳寿命评估

通过3组共9个试件的疲劳试验,研究沪通长江大桥主桁对接杆件中过焊孔构造细节的疲劳性能,通过扩展有限元方法(XFEM)结合断裂力学方法对过焊孔构造细节裂纹扩展阶段的疲劳寿命进行预测。研究结果表明:过焊孔与翼缘板-腹板焊缝交叉处的焊趾是过焊孔构造细节疲劳性能的薄弱环节;试验测得该细节对应200万次荷载循环的疲劳强度小于欧洲规范对类似构造细节的规定,过焊孔处腹板-翼缘板的角焊缝质量对构造细节的疲劳强度有重要影响;采用XFEM结合断裂力学方法预测疲劳裂纹扩展阶段的寿命与测试结果较吻合,可以作为疲劳寿命评估的手段。

巴克豪森噪声在电站用铁磁材料疲劳寿命评估领域的研究现状

介绍了国内外应用巴克豪森噪声检测技术在电站用铁磁材料疲劳寿命评估中的研究状况。分析、总结巴克豪森噪声与显微结构特征的内在关系以及巴克豪森噪声疲劳寿命预测曲线的研究进展,并指出该技术存在的问题和今后发展的方向。

正交异性钢桥面板的疲劳寿命评估

钢桥疲劳是由于各种车辆轮载反复作用引起的累积损伤过程,很容易疲劳开裂,因此疲劳验算是钢桥面板设计中的一项重要任务。利用静力试验的应力结果,并结合ANSYS有限元数值计算,提出了闭口纵肋正交异性钢桥面板的疲劳验算方案,在理论上对钢桥面板进行了寿命的具体分析。

一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法

提出了一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法。首先,运用弹塑性理论模型求解出铆接造成的铆钉孔周边的残余应力。然后,通过三维弹塑性、接触非线性有限元分析(Finite element method,FEM),计算出载荷传递引起的铆钉孔周围的应力分布。将这两个应力场进行叠加,并将沿径向距离疲劳危险部位应力最大处特定距离的点的应力,对照相关材料的光滑试件S-N曲线进行插值,得到疲劳寿命的评估结果。新方法与应力严重系数法(Stress severity factor,SSF)法进行了对比,并通过试验验证了该方法的可行性和准确性。

基于等效结构应力法的挖掘机工作装置疲劳寿命评估

挖掘机工作装置为大型焊接件,因在作业过程中承受各种复杂载荷而易在焊缝处发生疲劳破坏,其疲劳强度直接关系着整机的使用寿命和性能。为了更有效地对焊缝处的疲劳寿命进行评估,文中基于等效结构应力法提出一种挖掘机工作装置焊缝疲劳寿命评估方法,即基于焊线上的节点力和节点力矩对网格不敏感的结构应力进行计算,通过把不同接头形式、板厚、加载模式的焊接接头统一起来的主S-N曲线,并结合疲劳累计损伤准则进行疲劳寿命评估。通过建立包括焊缝细节的工作装置动臂、斗杆的有限元模型,利用等效结构应力法对动臂、斗杆上的6条关键焊缝进行疲劳寿命评估,并与疲劳台架试验和其他分析方法进行对比分析。结果表明:采用名义应力法得到的动臂和斗杆的疲劳寿命评估结果与疲劳试验值的偏差分别为9.2%和14.2%,采用热点应力法得到的疲劳寿命评估结果与疲劳试验值的偏差分别为24.4%和23.4%,采用等效结构应力法得到的疲劳寿命评估结果与疲劳试验值的偏差分别为6.6%和9.5%,因此与名义应力法和热点应力法相比,等效结构应力法的评估结果与疲劳试验结果最为接近,名义应力法的评估结果偏于危险,热点应力法的评估结果偏于保守,说明等效结构应力法对于挖掘机工作装置的疲劳寿命评估是十分有效和可靠的。文中方法可为其他焊接结构的疲劳寿命评估提供思路。

钢箱钢纤维混凝土准结合梁剪力键疲劳寿命评估

文章采用MSC Patran软件建立广州市内环线恒福路立交桥有限元模型,利用该路段交通量调查得到的标准车辆荷载谱对该桥进行加载,应用MSC Nastran、MSC Fatigue软件进行有限元分析和疲劳寿命评估两者的整合,对钢箱钢纤维混凝土准结合梁进行总体疲劳寿命评估,根据评估结果找出结构最为薄弱的位置,对该位置处的剪力连接件进行疲劳寿命评估,为该类构件的疲劳问题求解提供了实用计算方法。

基于雨流法的游梁式抽油机减速机箱体疲劳寿命评估

减速机的轻量化设计一直是机械传动领域非常重要的研究课题之一,箱体也是减速器非常重要的部件,以往,由于其设计主要采用经验设计方法,少有学者从其刚度、结构强度、疲劳可靠性以及齿轮的整体动力学问题方面进行了研究。以某游梁式抽油机减速机箱体设计为例,拟合材料的S-N曲线,仿真分析了箱体应力应变,联合求解齿轮、曲柄作用箱体的载荷谱,采用雨流法在n Code软件中对减速机箱体疲劳寿命进行评估。着力研究箱体的疲劳寿命分析方法问题,为后期减速机箱体的轻量化设计打下基础。

基于模态应力恢复理论的内燃机曲轴疲劳寿命评估

以某型号船用内燃机曲轴为研究对象,基于模态应力恢复理论,采用虚拟疲劳试验技术对曲轴疲劳损伤进行评估。首先建立曲轴有限元模型进行模态分析,然后建立轴系多体动力学模型进行动力学仿真,获得曲轴模态坐标时间载荷历程。最后,结合修正的S-N曲线,采用模态应力恢复法在n Code中进行满载荷工况下内燃机曲轴的疲劳损伤评估,所得曲轴疲劳薄弱区与工程实际相符。结果表明,该方法可用于产品设计阶段的疲劳寿命评估与方案选优,并为样机疲劳试验提供参考依据。

钢箱混凝土准结合梁焊缝疲劳寿命评估

文章根据广州市内环线恒福路段的交通量调查结果,推导得出了恒福路段高架桥的标准车辆荷载谱,采用MSCPatran软件建立有限元模型,利用标准车辆荷载谱对该桥进行加载,应用MSCNastran、MSCFatigue软件进行有限元分析和疲劳寿命评估二者的整合,对钢箱混凝土准结合梁焊缝进行了疲劳寿命评估,得出合理结论,为该类型桥梁的疲劳问题求解提供了实用计算方法。

基于磁记忆检测的钻杆疲劳寿命评估

传统的疲劳寿命评估方法用于钻杆评估存在诸多困难。依据磁记忆检测技术的特点,提出了应力集中水平定量计算及评估方法;通过疲劳实验,得出了表面磁场强度法向分量变化梯度、应力集中磁效应系数与循环周次之间的关系曲线,实现了对钻杆疲劳寿命的初步评估。

中间件技术在剩余疲劳寿命评估系统的应用

本文简要分析了一个基于客户 /服务器方式的剩余疲劳寿命评估系统中的数据通信问题 ,介绍了中间件技术 .并将基于 TCP协议的中间件技术应用于剩余疲劳寿命评估系统中 ,实现了广域网中大数据量的实时通信 .

不同标准在海上平台起重机疲劳寿命评估中的对比分析

选取国外4个权威的疲劳评估标准和规范,从名义应力法和热点应力法两方面对它们进行了全面详细的对比.结果显示,在海上平台起重机结构疲劳寿命评估时,可以借鉴DNV和IIW推荐的方法,能够得到合理有效的寿命预测结果.

基于主S-N曲线法的车体疲劳寿命评估

为研究动车组车体疲劳强度是否符合设计要求,采用主S-N曲线法分别评估车体在EN12663标准中疲劳工况下的疲劳强度和在实测低频载荷谱下的疲劳强度,并将两种工况下的计算结果进行对比。结果表明:在两种工况下车体疲劳强度都符合设计要求;使用EN12663标准提供的工况计算出来的疲劳寿命值更小,按照标准进行设计是十分安全的。

中间件技术在剩余疲劳寿命评估系统的应用

简要分析了基于客户／服务器方式的剩余疲劳寿命评估系统中的数据通信问题,介绍了中间件技术,并将基于TCP协议的中间件技术应用于剩余疲劳寿命评估系统中,实现了广域网中大数据量的实时通信。

基于材料损伤累积效应的钢筋混凝土梁桥疲劳寿命评估

考虑钢筋及混凝土材料的疲劳损伤累积效应,采用时变本构模型,通过对河北省代表性高速公路的交通量统计,建立疲劳车模型,在此基础上进行有限元分析及数值模拟,对某钢筋混凝土梁进行了疲劳寿命评估。结果表明,在正常使用情况下,河北省高速公路桥梁在设计使用寿命100年内不会出现疲劳破坏。

基于热点应力法的液压挖掘机斗杆疲劳寿命评估

由于挖掘机的工作载荷复杂多变,易造成斗杆疲劳破坏,以某中型液压挖掘机斗杆为研究对象,采用热点应力法对斗杆进行疲劳寿命评估。通过有限元仿真结果,确定了斗杆上翼板油缸座焊趾处为危险部位,并对油缸座焊趾处进行了疲劳强度分析,发现各热点位置处的等效时间从中间到两边逐渐增大且焊趾处最外侧2个热点位置处的等效工作时间分别为8250小时和8190小时。通过斗杆疲劳台架试验可知,疲劳破坏位置与分析位置相一致,斗杆油缸座焊趾处两侧出现可见裂纹的等效工作时间为9870小时,两者时间基本一致。因此,热点应力法适用于斗杆疲劳寿命评估,且精度较高。

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。